省级区域煤矿事故风险综合评估方法研究.pdf

第 4 2卷 第 9期 2 0 1 6年 9月 工矿 自 动化 I n dus t r y a nd M i ne Aut o mat i o n Vo 1 ． 4 2 NO． 9 S e p ．2 01 6 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 6 0 9 0 0 2 2 0 5 DO I 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 l x ． 2 0 1 6 ． 0 9 ． 0 0 6 郑万波， 吴燕清， 李先明 ， 等． 省级区域煤矿事故风险综合评估方法研究[ J ] ． 工矿 自动化， 2 0 1 6 ， 4 2 9 2 2 2 6 ． 省级区域煤矿事故风险综合评估方法研究 郑 万波 ～， 吴 燕清 。 ， 李先 明 ， 肖玉梅。 1 ． 瓦斯 灾害监 控 与应 急技术 国家 重点 实验 室 ， 重庆4 0 0 0 3 7 ； 2 ． 重庆 大学 光 电工程 学 院 ， 重 庆4 0 0 0 4 4 ； 3 ． 中煤科 工集 团重 庆研究 院有 限公 司 ，重庆4 0 0 0 3 9 ； 4 ． 重 庆煤矿 安全 监察局 救 援指 挥 中心 ， 重庆4 0 1 1 2 1 ；5 ． 重庆工程学院 电子信息学院，重庆4 0 0 0 5 6 ； 6 ． 重 庆 电子工 程职 业学 院 图文信 息 中心 ， 重庆4 0 1 3 3 1 摘要 针对省级 区域煤矿风险评估缺乏理论和方法的问题， 提 出了省级 区域煤矿事故风险综合评估 方 法 先 由专 家对 各煤矿 事 故风 险指标 的损 害程 度量 化值 和发 生概 率进行 评 估 打分 ， 构建 综合 判 断矩 阵 ， 再 用 层次分析法确定各风险模块的权重， 最后计算风险模块的综合风险等级。该方法通过对区域煤矿事故风险 评估的共性研究， 为省级 区域煤矿事故风险管理打下理论和实践基础。 关键 词 煤 矿 事故 ；区域 风 险评估 ；风险 矩 阵法 ； 层 次 分析 法 中 图分 类号 TD 7 7 文献 标志 码 A 网络 出版 时 间 2 0 1 6 0 9 0 2 1 0 1 0 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k e ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 6 0 9 0 2 ． 1 0 1 0 ． 0 0 6 ． h t ml S t u d y o n c o mp r e he ns i v e r i s k a s s e s s me n t me t ho d f o r pr o v i nc i a l c o a l mi ne a c c i d e nt ZH ENG W a n bo ， ， 。 一， W U Ya n qi ng 一，LI Xi a nmi n g ，XI AO Yu m e i 1． St a t e Ke y La bo r a t o r y o f Ga s Di s a s t e r M on i t o r i ng a nd Eme r g e n c y Te c hn ol o gy，Cho ng q i ng 4 0 0 03 7， Chi n a；2． Co l l e ge o f Op t o e l e c t r o ni c En gi n e e r i n g，Cho n gq i ng Un i ve r s i t y，Cho ng q i ng 4 0 0 0 44，Ch i na； 3． CCTEG Cho ngq i n g Re s e a r c h I n s t i t ut e，Ch on gq i n g 4 00 0 3 9，Chi na；4． Re s c ue Co m ma nd Ce nt e r ， Cho ng qi ng Ad m i n i s t r a t i o n o f Co a l M i ne Sa f e t y，Cho ng qi ng 4 01 1 2 1，Ch i na；5．Co l l e ge o f El e c t r o ni c I nf or ma t i o n， Cho ng qi n g I ns t i t u t e o f Eng i ne e r i ng， Cho ng q i ng 4 00 0 56， Ch i na；6． Li br a r y a n d I nf o r ma t i o n Te c hn o l o g y Ce n t e r，Cho ng q i ng Col l e g e of El e c t r o n i c Eng i ne e r i n g，Cho ng q i ng 40 1 33 1，Ch i na Ab s t r a c t I n v i e w o f pr o bl e m t ha t r i s k a s s e s s me nt f or pr o vi nc i a l c o a l m i n e l a c ks t he o r y a nd me t h o d，a c o mp r e h e n s i v e r i s k a s s e s s me n t me t h o d f o r p r o v i n c i a l c o a l mi n e a c c i d e n t wa s p r o p o s e d f i r s t o f a l l ， qu a n t i z e d v a l ue o f da m a g e e x t e nt a n d o c c ur r e nc e pr o ba bi l i t y o f r i s k i nd i c a t or s o f c o a l mi ne a c c i d e n t s we r e a s s e s s e d a n d s c o r e d b y e x p e r t s t o c o n s t r u c t c o mp r e h e n s i v e j u d g me n t ma t r i x；t h e n AHP wa s u s e d t o de t e r m i ne we i ght o f e a c h r i s k mod ul e；a nd f i n a l l y，ov e r a l l r i s k l e ve l o f r i s k m o du l e s we r e c a l c ul a t e d．The p r o po s e d m e t ho d l a y s t he or e t i c a l a n d pr a c t i c a l ba s i s f o r r i s k ma na ge m e nt o f pr o v i nc i a l c o a l mi n e a c c i de nt s by g e ne r a l i t y r e s e a r c h of r i s k a s s e s s me n t of r e g i o na l c oa l mi ne a c c i de n t s ． Ke y wo r ds c oa l mi ne a c c i de nt s ； r e gi o na l r i s k a s s e s s me nt ； r i s k ma t r i x me t ho d； a na l yt i c hi e r a r c hy pr oces s 收稿 日期 2 0 1 6 0 1 2 7 ； 修 回日期 2 0 1 6 0 7 1 1 ； 责任编辑 胡娴 。 基金项 目 重 庆 市 前 沿 与 应 用 基 础 研 究 计 划 资 助 项 目 c s t c 2 0 l 4 j c y j A9 0 o 2 7 ； 重 庆 市 社 会 事 业 与 民 生 保 障 科 技 创 新 专 项 项 目 c s t c 2 01 6 s h ms z x 9 0 0 02 。 作者简 介 郑万波 1 9 8 1 一 ， 男 ， 四川 自贡人 ， 副研究员 ， 博士研 究生， 从事矿 山救援通信技 术和装备 、 仪器科 学与技术 、 应 急管 理等方面 的研 究 lT作， E ma i l z w a n b o 2 0 0 1 1 6 3 ． c o rn。 ．。， ～ 究 一 ～研一 ～析 一 ～分 一 _． ◆ 1． 2 0 1 6年第 9期 郑万波等 省级区域煤矿事故风险综合评估方法研究 2 3 0 引言 根 据 中华 人 民共 和 国突发事 件应 对法 和 中 国 应急管理体系“ 一案三制” 的基本框架 ] ， 相关学者 进行了一系列区域多级风险评估体系研究 ， 如 毛锐 等_ 2 提出一种省地县一体化调度安全生产保障能力 评估 系统 ； 刘颖等口 提 出一种区域多级模糊评估模 型 ； 汤童 等 提 出一种 国家 、 省部 级部 署 的一体 化 重 大 自然 灾 害 应 急评 估 系 统 ； 要 瑞璞 等 提 出一 种 专 家评 价法 和 AHP法 相 结 合 的方 法 ，采 用 4种 不 同 的评 价模 型对 多层 次 、 多指 标 的问题 进行 评判 ； 董 军 等l 6 ] 提出一种“ 逐层纵横 向” 拉开档次法确定多层次 系统 在不 同时刻 的评价 值 。 在 煤 炭 行 业 ， 国 内学者 开 展 了一些 企 业 级 煤矿 安 全 管 理 风 险 预 控 一 体 化 体 系 的理 论[ 和 实 践[ 9 0 ] 研究 ， 并与煤矿现有安全管理措施 煤矿隐患 排 查治 理 、 煤矿 安全 质量 标 准化 形 成 一个 完整 的体 系 ] 。但是 ， 煤矿事故风险管理仍然 面临以下 问 题 ① 煤矿风险管理多局限于企业范围， 缺乏省 直 辖 市 、 市 区 、 县 和 县 镇 、 乡 三级 风 险评估 的理论 和方法研究 ； ② 缺乏连续一 体化研究 ， 未抓住煤矿 隐患排查治理、 煤矿安全质量标准化体 系和煤矿安 全风 险 预控管 理 体系 之 间的 内在联 系 ； ③ 缺少 省 级 区域煤矿事故风险采集 、 风险评估、 三级危险源监测 预警与更新、 信息发布机制 。 目前 ， 国 内部 分 省 市 已经 在 推 行 煤矿 风 险管 控 工 作 ， 在神 华集 团 矿 用本 安 管 理 体 系 的理 论 和 实践 的基础 上 ， 形成 了相 关行 业标 准 AQ／ T 一 1 O 9 3 煤 矿 安全风险预控管理体系 。但是 ， 对省级区域煤矿风 险的评 估依 然缺 乏 理 论 和 方 法 ， 有 必 要 对 省 级 区域 煤 矿事 故风 险多 级评 估理 论 和方法 进 行研 究 。 1 省 级 区域 煤 矿事 故风 险 的识别 和评 价指 标 省 级 区域 煤 矿 事 故 风 险评 估 的基 本 流 程 建 立 专家组一选定风险集一确定风险等级～确定风险权 重一项 目风险综合评估 。 根据煤矿事故风险评估需要 ， 选取 3组与煤矿 事 故 风 险相关 的管 理 、 技术 、 生产 领 域 的工作 经验 和 专业技术知识丰富的专家 ， 每组 1 1人。专家通过会 商研判 、 实地踏勘 、 现场测量 、 查阅历史资料等方式 ， 分析采掘、 通风、 机电、 运输 、 地测等工作任务特点 ， 整 理各 自的工 作 区域 和 关 键 点 ， 罗 列 每 个 工 作 区域 工作任务并识别重要 任务或工序。如果 1 1位专家 中有 7 位以上的专家认为某风险指标对某项 目存在 作用 即可 选取 ， 否则 予 以排除 ， 通过 辨识 每个工 作 区 域 地 理位 置 的工 位 具 体位 置 中的煤 矿事故 风 险 指标集 ， 选定项 目的风险指标集 ， 包括评价指标 、 量 化评价标准和综合评判方法。煤矿安全生产风险分 为 8类 一 级指标 和 2 0类二 级指 标 ， 见 表 1 。 表 1 煤矿事故风险评价指标 2 省级 区域 煤矿 事故风 险 评估 采 用风 险 矩 阵法 对 煤 矿事 故 风 险进 行 量化 ， 分 别用煤矿事故风险发生概率和煤矿事故风险损害等 级 2个 指 标 来 描 述 一 个 煤 矿 事 故 风 险 值 ， 采 用 B o r d a 序值法和层次分析法确定煤矿事故风险的权 重值 。 2 ． 1 煤矿事故风险值评估 2 ． 1 ． 1 煤矿事故风险损害等级 设 N 为煤 矿事 故 风 险 总个 数 ， i 为 某 一 特 定 的 事故风险 ， G 为煤矿事故风险值， 为事故风险损 害后果值 ， P 为事故风险发生可能性值 。煤矿事故 风险损害等级 的确定可分为以下几步 ① 事故场景 描述 。设置矿井事故发生时间、 地点、 原 因和持续时 间 、 影响范围、 造成 的损失 等。② 损 害等级评估 。 2 4 工矿 自动化 2 0 1 6年 第 4 2卷 依据 损害 临界值 标 准 ， 在 预期 损害 规模基 础上 ， 确 定 对应 指 标 的 损 害 等 级 。③ 计 算 损 害 后 果 。根 据 每个参数损害等级值 ， 计算出最终的损害后果值 。 2 ． 1 _ 2 煤矿事故风险发生概率 事故 风 险发生 可 能 性 值 P 的确 定 可分 为 以下 2步 ① 预判风险发生可能性 ， 并进行分级 ， 确定等 级 。由风险管理单位牵头 ， 不 同专业的专家及相关 人员参与， 通过技术分析、 集体会商、 多方论证评估 得 出煤 矿事 故发 生可 能性 。② 分 析 、 填 写可 能性 等 级值 。 2 ． 1 ． 3 煤 矿事 故风 险等级 风险值计算函数 G F I ， P 一 I i P 1 根据煤矿事故风险损害后果值和煤矿事故风险 发生可能性值 ， 查表 2得到风险值 ， 从而得出煤矿事 故风 险等 级 。 表 2 煤矿事故风险等级划分 2 ． 2 煤矿 事故 风险权 重 的确 定 2 ． 2 ． 1 事 故风 险指标 重要 性排 序 结合 风 险 损 害 后 果 和 风 险 发 生 概 率 ， 采 用 B o r d a 序值法给所有的风险模 块排序 ， 可 以有效 降 低 专 家打 分 法 的 主 观性 和 盲 目性_ 1 。设 k表 示 某 一 准 则 ， k 一1表示 风 险 损失 后 果 ， k 一2表 示 风 险 发生 概率 P ， b 表示 第 i 个 煤 矿事 故风 险 的风险数 ， G 表示 风险 i 在 准则 k下 的风 险等 级 ， 则 有 2 b 一 N G 2 k 。 一 l 2 ． 2 ． 2 煤 矿 事故 风险 的权重 将 煤矿 事 故 风 险按 重 要性 排 序 后 ， 专 家组 针 对 区域煤矿 事故 风 险准 则 层 ， 判 断 各 风 险 点 的相 对 重 要程度 ， 然后两两 比较打分 ， 构建判断矩 阵， 利用层 次分析法确定各个煤矿事故风险的权重， 其具体步 骤 如下[ 1 5 1 6 ] 1 建 立 区域 煤 矿 事 故 风 险 评 价 层 次 结 构 模 型。将区域煤矿事故风险评价作为层次分析的目标 层 ， 将煤 矿事 故作 为层 次分 析 的中间层 ， 将 各煤 矿事 故 的风 险预警 指数 作为 层次 分析 的方 案层 。 2 构 造 判 断 矩 阵并 求 最 大 特 征 根 和 特 征 向 量 。由于层 次结 构模 型确定 了上下 层元 素 间 的隶 属 关 系 ， 所 以可 针对 上 一层 的准 则 构 造 不 同层 次 的两 两 判断 矩 阵 。 设 两两 判断 矩 阵 A一 ， 则 alj一 一 1 2， ⋯ ， 3 3 计算判断矩阵一致性指标 ， 并检验其一致 性 。为检 验矩 阵的一 致性 ， 定 义 c I 一 ， ⋯ 为 判断矩 阵 A 的 最 大 特 征 值 ， 当完 全 一 致 时 ， C I 一0 ； C I 值越 大 ， 矩 阵 的一 致 性越 差 。设 C R 为 矩 阵 的 随 机一致 性 比例 ， 当 c R 0 ． 1 0或 C R≈ 0 ． 1时 ， 矩 阵 具有 满意 的一致 性 ， 否则需 重新 调整 矩 阵 。 4 层 次 总 排 序 。假 设 X 层 次 所 有 要 素 排 序 结果 分别 为 z ， ， ⋯ ， z ， 计 算 其下 一 层 次 y 中各 要 素相 对 于 层 次 X 的总排 序 权 值 。这 里 是 计 算 在 区域煤矿 中， 各二级危险元素相对于区域煤矿事故 风险等级 的排序 ， 其结果也要进行一致性检验 ， 结合 与 C I 同阶 的平 均 随机一致 性 指标 R I 来 判 断矩 阵的 r ∑-z c I 随 机 一 致 性 指 标 ， 当 c R 一 R I 一 } 一 0 1 时 ， Xi RI 认为层 次 总排序 结果 具有满 意一 致性 。 2 ． 3 煤矿 事故 综合 风 险等级 的确 定 确定多个煤矿事故风险的风险等级量化值和风 险权 重后 ， 采用 加权 法 ， 即将各 风险 点 的风险等 级量 化值 与相 对应 的风 险 权 重 相乘 ， 然后 将 得 到 的 结果 相 加 ， 得 到该 区域 煤 矿 事 故 的综 合 风 险 等 级 量 化 值[ 1 7 1 8 ] 。设煤矿事故风险第 个 0 ≤ ≤N 风险等 级量化值为 G ， 风险权重为 甜 ， 区域煤矿事故 的综 合风险等级量化值为 GT， 则 GT G 4 根据风险等级标 准表 表 2 ， 对 照所得 的综合 风险等级量化值 ， 即可确定省级 区域煤矿事故 的综 合 风 险等级 。 3 煤 矿企 业事 故风 险评 估应 用算例 在煤矿事故风险量化评估过程 中， 先 由专家根 据相关信息及经验 ， 对项 目各风险指标 的风险损害 2 0 1 6年第 9期 郑万波等 省级 区域煤矿事故风险综合评估方法研 究 2 5 程度量化值和风险发生概率进行评估打分 。在此基 础上 ， 采用简单算术平均法对各模块风 险指标 的影 响量 化值 和 发生 概 率进 行 处 理 ， 分别 推 导 出 8个 煤 矿事故风险模块的风险损害程度量化值和风险发生 概率 ， 利用式 1 计算 出煤矿事故风险值 ， 再计算某 个风险模块 的权重 ， 最后计算风险模块 的综合风险 等级 。 煤矿事故 风险评估 体系层 次结 构模 型如 图 1 所 示 。 目标层 准 则层 2 准则层 1 决策 目标 图 1 煤矿事故风险评估体系层次结构模型 煤矿事故风险值 由大 到小的顺序 煤矿瓦斯事 性 比例为 0 ． 0 9 8 0 ， 对煤矿事故风险等级的权重为 故 ， 煤矿顶板事故 ， 煤矿运输事故 ， 煤矿水害事故 ， 煤 1 ． 0 0 0 0 ， ⋯ 一8 ． 9 6 7 4 ， 基本达到评估要求。 矿 机 电事 故 ， 煤矿 火灾 事故 ， 煤 矿放 炮事 故 和煤矿 其 他事故。在对某煤矿进行评估 时， 其煤 矿事故风险 权 重 柱形 图如 图 2所示 。 图 2 煤矿事故风险权重 根 据煤 矿 事故 风 险等 级 的评 价 结果 可知 ， 一致 4 区域煤矿 多 级 多 目标 决策方 法及算 例 按照风险评估的风险值 ， 将某煤矿 8大风险的 风险等级分为 3 个等级 的二级指标 ， 见表 3 ， 将煤矿 瓦斯事 故危 险 源风 险值 分 为 高 、 中、 低 3个 级别 ， 并 罗列出瓦斯事故危险源评估结果清单。 在确保评价体系一致 的情况下， 统计某个区域 多个煤矿的 8大风险值 的累计数 目， 见表 4 。算例 L 瓦斯事故风 险值 2 5 N1 ／ N1 。 8 N1 ／ Nl 。 N1 3 ／ N1 o ； N1 0 一N1 1 N1 2 N1 3 ； 总风 险等级 L 0 一 L] c ， 】 Lz 叫 2 ⋯ L8 8 。 表 3 某煤矿 瓦斯 事故 危险源风险值评估结果清单 2 6 工矿 自动化 2 0 1 6年 第 4 2卷 表 4 煤矿事故风 险一级 指标 分级 统计 将 煤 矿事故 风 险 归 类 到 8大 事 故 灾 害 ， 并 统 计 出危 险源 的数 目， 就 可 以得 出该 区 域 多个 煤 矿 8大 事故 的风 险 等级 ， 最 终 查 表 2得 到 省 级 区域 煤 矿 事 故 的综合 风 险等级 。 5 结语 针对省级区域煤矿风险评估需求 ， 首先 ， 建立整 体 煤矿 事故 8类一 级 指标 和 2 O类二级 指标 体 系 ； 其 次 ， 采用 风 险矩 阵法对 煤矿 事故 风 险进 行 量化 ， 采用 B o r d a 序值法和层次分析法确定煤矿事故风险的权 重值 ； 再次 ， 以某煤矿风险评估为算例 ， 计算出对应 指 标 的一级 指标 的权 重 ； 最 后 ， 统计 出 区域多个 煤矿 一 级要素的高 、 中、 低 3个 风险等级 的数 目， 建立区 域煤 矿省 直辖 市 、 市 区 、 县 和 县 镇 、 乡 三 级 多 层 次 风险 等级 评估 的方法 。 参 考 文 献 [1 ] E 2 ] 江 田汉 ， 邓 云峰 ， 李湖 生 ， 等． 基于风 险 的突发 事件应 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